非金属矿物作为自然界三大基础矿物之一,其独特的结构和理化性质使其在农业中具有广阔的应用前景。非金属矿物的基本性质对其在土壤改良、自身的肥料效应、肥料添加剂以及在畜牧业、农药等农业领域的应用状况有所差异,相关研究将为加强非金属矿物在我国生态农业中的应用发展奠定基础。
非金属矿产是指在地壳中可以直接开采与利用的非金属矿物集合体,其主要品种为沸石、膨润土、高岭土、皂石、凹凸棒石、麦饭石、海泡石、石膏、石灰岩、白云岩、陶土等。
目前,世界范围内能利用的非金属矿物种类有200余种,国内开发利用的有94种,其中应用于农业生产的约20余种。非金属矿物在农业领域中主要用于土壤改良、矿物肥料、肥料添加剂、农药、饲料工业、畜牧养殖、渔业养殖和种子处理等方面,具有种类不断增多、用量迅速增大、应用领域不断扩大、利用工艺趋向简单及使用普及率大大提高等特点。
改良土壤 保护环境
大量的研究和应用试验表明,非金属矿物在土壤改良方面发挥了重要作用,具有其他任何材料都无可比拟的特点和优势。迄今为止,国外在土壤改良中所涉及到的非金属矿物高达60种,主要有沸石、膨润土、凹凸棒石、泥炭、皂石、珍珠岩、海泡石、硅藻土等。同国外相比,我国在非金属矿物用作土壤改良剂方面的研究开展的时间相对较晚,仅有20多年的历史,但发展十分迅速。资料表明,我国应用到土壤改良方面的非金属矿物大约在20种左右,主要是与土壤直接混合施用,如将沸石、高岭土、凹凸棒石、膨润土等与土壤直接混合后能够起到改善土壤性质、促进作物对营养物质的吸收等作用。
某些非金属矿物除了本身含有改善土壤所必需的钙、氮、磷、钾以及各种微量元素之外,同时还具有特殊的物理化学性质,如阳离子交换性质、吸附性、酸碱性等特点,使用后可以明显改善土壤的理化性能,改良土壤的结构与性能,改善土壤的通透性,改变酸碱度,增加保水性等,从而使土壤能更好地适合作物生长。因此,科学地针对不同非金属矿物的性质、土壤特性以及农作物的生长所需而施用不同的矿物种类既能达到改良土壤的目的,又能起到增加肥力的作用,这也是寻找一种合适、有效的土壤改良剂的关键所在。
此外,由于土壤污染日益严重,非金属矿物施用还能够对土壤中的重金属等起到良好的吸附作用,如有学者研究发现天然膨润土对Pb2+具有很强的吸附能力;海泡石黏土矿物是一种有效的土壤重金属镉、锌钝化剂,可有效地降低土壤中Cd2+,Zn2+的活性。
由此可见非金属矿物在土壤改良中具有重大的现实意义,利用现代技术研究多种非金属矿物复合物及其改性产物在土壤环境保护中的应用也具有重要的意义。
生产肥料 降低成本
非金属矿物做矿物肥料在农业中的应用效果显著,与传统肥料相比,非金属矿物肥料有其独特之处,具有一般单一的氮、磷、钾肥无可比拟的优越性。它不仅可以为作物提供所需的各种营养元素,提高农作物产量,改善农作物产品品质,而且可以改良土壤特性,提高土壤宜耕、宜种,增强土壤抗干热保水肥能力,活化土壤,提高肥力,且成本低,无污染。
非金属矿物在肥料中的应用工作在美国、日本、澳大利亚和前苏联等国开展较早,我国近年来也正在逐步开展这项工作并取得初步成效。据资料统计,目前已大量利用或正在试用作为肥料的非金属矿物达30多种,如沸石、膨润土、高岭土等已经广泛地应用到农业生产中,并取得了良好的效果。魏荣道等学者的研究表明每亩施100 kg临泽凹凸棒石粉可使茄子、番茄、黄瓜、草莓增产6.1%-18.0%,产品含碘0.10-0.15mg/kg,黄瓜维生素C增加12.7%,圆茄粗蛋白增加25.0%,番茄可溶性糖增加6.6%,还可使玉米增产15%,玉米粗蛋白增加14.1%;此外,袁惠君和刘左军等学者的研究表明适量施用凹凸棒石能起到矮化植株,增加果实重量和淀粉含量的作用。由此可见,合理使用非金属矿物能够改变土壤对植物的养分供应从而达到提高土壤肥力、调控植物生长、改良果实品质的目的。
非金属矿物除了本身可以直接作为廉价矿物肥料之外,它作为肥料添加剂与其他肥料一起制成各种混合肥料、复合肥料和多元微量元素肥料等也受到了广泛的重视。非金属矿物具有优良的物理化学性能,如吸附性、膨胀性、阳离子交换性、悬浮性和松散性能等,因此,非金属矿物与肥料结合后不仅改变过去施肥单一、土壤养分不均衡的现象,还能够改善传统有机肥料和化学肥料的成分结构和肥料的性能,从而减少肥料流失,增加土壤对水的保持力,改良土壤,有利于肥料的运输、储存以及农作物对肥料养分的吸收,并且还可起到保水、保肥和防止土地结块的作用。
作为载体 提高药性
根据非金属矿物在农药中的作用,可将其大致分为两类:其一是直接用于杀菌灭虫的矿物,该类型矿物中往往含有一些毒性元素,如Hg、As、S等,对病虫害有抑杀作用;其二是作为农药的载体、掺合剂和吸附剂,其主要作用是提高农药在土壤内或植株上的保存期限,从而发挥最大的杀虫灭害作用。
目前,调查显示非金属矿物在农药中主要是作为农药载体和助剂使用。非金属矿物经粉碎加工之后,其表面积增大,吸附能力增强,用作农药载体,可提高农药的杀虫灭菌的功效,延长农药有效期,改善其物理性能,促进农药分解,从而提高农药的有效性。
国内外在农用非金属矿物方面已做了不少的研究,其研究结果表明天然沸石、膨润士、高岭土、海泡石、凹凸棒石、滑石、硅藻土等都是较理想的农药载体与助剂,例如任彩霞等的研究发现有机膨润土做农药载体可以显著延缓除草剂乙草胺在土壤中的释放,从而有助于保持土壤表层的除草剂含量,延长除草剂药效期、减轻对地下水的污染;用低品位海泡石制造的“灭敌死”大粒剂农药,具有药效长、效果好等特点,并且农药经乳化后吸附在其表面,使农药作用的表面积扩大,增强了农药的有效活性。此外,直接用于杀菌灭虫的矿产,如石膏、海泡石硫磺、雄黄等,其应用前景非常广阔,它的应用可以避免传统农药残留所带来的公害,有利于环保型绿色食品的生产。
应用广泛 值得关注
此外,非金属矿物在浸种、种子包衣、保鲜等方面也具有良好的效果。例如北京农大的研究表明,由于腐植酸可使植物体内酶的活力有所加强,因此用腐植酸钠浸种,可使粮食作物增产7.8%-11.9%;用于浸根,可增产7.2%-8.99%;中国地质大学的研究表明将种子表面上包上一层矿物质种衣剂后,种子不仅容易进行机械播种,减少浪费,而且种子播入土壤后包衣遇水分解,包衣中的养分供种子发芽,还可以起到保水保肥的作用;此外,非金属矿物用于水果、蔬菜等的保鲜剂也收到了良好的效果,这主要是因为非金属矿物表面具有较高的活性和特殊的多孔结构,具有吸附性、无毒、价廉、不霉变等优点,这样就可以使包装袋(箱)中形成一个适于储藏的“微气候”,从而延长保鲜期。
非金属矿物在农业中的应用将会得到越来越多的关注,它不仅为我国生态农业的发展提供了一条新的道路,也为非金属矿物在农业中的开发利用提供了良好的机遇。